در طول مرحله "اکسیداسیون"، یک لایه اکسید (SiO?) روی سطح ویفر تشکیل می‌شود. ویفر مهمترین ماده در پردازش نیمه‌هادی است. لایه اکسید سطح ویفر را از ناخالصی‌ها محافظت می‌کند و مرحله بعدی طراحی مدار نیمه‌هادی است.

مدار در یک تراشه نیمه هادی چگونه است؟ بیا با هم یاد بگیریم!

تراشه های نیمه هادی میکرو حاوی هزاران تا میلیون ها جزء الکترونیکی (دیودها، ترانزیستورها، خازن ها، مقاومت ها) درون خود هستند. این مدارهای مجتمع نیمه هادی چگونه ساخته می شوند؟ بیایید ابتدا کمی از تاریخچه توسعه نیمه هادی ها را درک کنیم.

ترانزیستورها: جایی که انقلاب الکترونیکی آغاز شد

در سال 1947، محققان آزمایشگاه بل، مرکز تحقیقاتی مرکزی بزرگترین شرکت مخابراتی در ایالات متحده، امریکن تلفن و تلگراف (AT&T)، ترانزیستور را اختراع کردند. این اختراع در ابتدا "تقویت کننده" نامیده شد و بعداً به ترانزیستور تغییر نام داد.

ترانزیستورها به سرعت به اجزای اصلی محصولات الکترونیکی تبدیل شدند. با این حال، با پیشرفت های تکنولوژیکی، محصولات الکترونیکی شروع به کارکردهای بیشتر و بیشتری کردند. این منجر به رشد تصاعدی در تعداد قطعاتی شد که باید به هم متصل شوند، از ترانزیستورها و مقاومت‌ها گرفته تا دیودها و خازن‌ها. این نقاط تماس نیز عامل اکثر خرابی های محصول شدند.

در سال 1958، مهندس جک کیلبی از تگزاس اینسترومنتز (TI) راه حلی را توسعه داد. قطعات الکترونیکی پیچیده مینیاتوری می‌شوند و سپس به صورت مدار روی سطح کوچکی چاپ می‌شوند. این مدارها روی هم چیده می شوند و مدارهای مجتمع (IC) را به وجود می آورند.

مدارهای مجتمع (IC): انقلابی در الکترونیک

ترانزیستورها، مقاومت ها، دیودها و خازن ها که مدارهای مجتمع نیمه هادی (IC) را تشکیل می دهند، برای محاسبه و ذخیره سیگنال های الکتریکی به هم متصل هستند.

بیایید نگاهی دقیق تر به عملکرد هر کلاس جزء داشته باشیم. ترانزیستورها به عنوان سوئیچ برای باز و بسته کردن منبع تغذیه عمل می کنند، در حالی که خازن ها بارها را جمع و ذخیره می کنند. مقاومت ها جریان را تنظیم می کنند و دیودها یکنواختی سیگنال را حفظ می کنند.

مدارهای مجتمع نیمه هادی با ادغام تمام اجزای مدار در الگوهای چند لایه پیچیده و پیچیده تولید می شوند. ترسیم این مدارهای پیچیده به صورت دستی غیرممکن است، بنابراین از روشی شبیه به توسعه تصاویر عکاسی استفاده می شود.

توسعه مدارهای مجتمع باعث پیشرفت صنعت نیمه هادی شد. حرکت از اتصال دستی اجزای جداگانه به مدارهای مجتمع به معنای فاکتورهای کوچک‌تر شکل محصول و مصرف انرژی کمتر و در عین حال دستیابی به پردازش سریع‌تر داده بود. استفاده از فناوری فوتو لیتوگرافی به این معنی است که آی سی های نیمه هادی برای تولید در مقیاس بزرگ قابل اعتماد و سودمند هستند.

در دهه 1960، مهندس کره ای-آمریکایی فقید در آزمایشگاه های بل، دکتر داون کاهنگ، و مارتین آتالا "MOS-FET" (ترانزیستور اثر میدانی فلز-اکسید-نیمه هادی) را توسعه دادند. مدارهای مجتمع واقعاً از اینجا شروع به درخشش کردند.

MOS-FET محدودیت‌های ترانزیستورهای پیوند دوقطبی سنتی را که ساخت آن‌ها دشوار بود و انرژی زیادی مصرف می‌کرد، حل کرد.

در 60 سال، نیمه هادی ها از ترانزیستور به مدارهای مجتمع و MOS-FET تبدیل شده اند. نوآوری بیشتر در آینده هیجان انگیز و در انتظار است. 

در مقاله بعدی، نحوه کشیدن این مدارهای پیچیده طراحی شده بر روی ویفرها با استفاده از فرآیندهای اچ را معرفی خواهیم کرد.